WO2012008111A1 - 超音波流量計測ユニット - Google Patents

超音波流量計測ユニット Download PDF

Info

Publication number
WO2012008111A1
WO2012008111A1 PCT/JP2011/003791 JP2011003791W WO2012008111A1 WO 2012008111 A1 WO2012008111 A1 WO 2012008111A1 JP 2011003791 W JP2011003791 W JP 2011003791W WO 2012008111 A1 WO2012008111 A1 WO 2012008111A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ultrasonic
measurement
pair
flow rate
ultrasonic transducers
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/003791
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
葵 渡辺
藤井　裕史
中林　裕治
佐藤　真人
後藤　尋一
Original Assignee
パナソニック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニック株式会社 filed Critical パナソニック株式会社
Priority to US13/643,943 priority Critical patent/US20130036832A1/en
Priority to EP11806448.4A priority patent/EP2594908A1/en
Priority to CN2011800344244A priority patent/CN103003672A/zh
Publication of WO2012008111A1 publication Critical patent/WO2012008111A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/662—Constructional details

Definitions

  • the present invention relates to ultrasonic waves used in an ultrasonic flow rate measuring device that measures the propagation time of an ultrasonic signal using a pair of ultrasonic transducers capable of transmitting and receiving and measures the flow rate of a fluid to be measured such as air or gas. It relates to a flow measurement unit.
  • FIG. 3 is a block diagram of a conventional ultrasonic flow rate measuring apparatus.
  • the conventional ultrasonic flow measuring device includes a measurement channel 50 through which a fluid to be measured flows, and at least a pair of ultrasonic transducers 51 that are arranged to face the measurement channel 50 and transmit and receive ultrasonic waves. 52, a measurement control unit 53 that measures the propagation time of ultrasonic waves between the ultrasonic transducers, and a calculation unit 54 that calculates a flow rate based on a signal from the measurement control unit 53.
  • the ultrasonic transducers 51 and 52 include a top part, a side wall part, a support part provided outside the side wall part, and a piezoelectric body fixed to the inner wall surface of the top part.
  • the vibration transmission suppressing body 55 includes a vibration damping body that abuts against the side wall portions of the ultrasonic vibrators 51 and 52 to reduce vibration of the side wall portions, and a holding portion that holds the support portions of the ultrasonic vibrators 51 and 52. Has been.
  • the ultrasonic transducers 51 and 52 are attached to the attachment holes 57 of the flow channel wall 56 constituting the measurement flow channel 50 via the holding portion of the vibration transmission suppressing body 55 (see, for example, Patent Document 1). ).
  • the ultrasonic transducer is shaped so that unnecessary ultrasonic vibration that becomes noise when measuring the flow rate of the fluid to be measured is not transmitted to the measurement flow path 50.
  • an ultrasonic flow rate measurement unit of the present invention includes a measurement flow channel through which a fluid to be measured flows, a pair of ultrasonic transducers disposed upstream and downstream of the same surface of the measurement flow channel, The case in which the ultrasonic signal transmitted from the case housing the pair of ultrasonic transducers and one of the pair of ultrasonic transducers propagates through the fluid to be measured and is received by the other of the pair of ultrasonic transducers A measurement circuit board having a propagation time measuring unit for measuring the propagation time and a flow rate calculating unit for calculating the flow rate of the fluid to be measured based on the propagation time, and a case filled in a case covering a pair of ultrasonic transducers And a material having vibration properties.
  • the ultrasonic vibration transmitted from one of the ultrasonic transducers on the transmitting side is absorbed by a vibration-proof material such as a vibration-proofing material, so that the ultrasonic vibration to the measurement channel (housing) is reduced. Leakage can be prevented. As a result, it is possible to improve the measurement accuracy of the flow rate of the fluid to be measured by preventing the propagation of unnecessary propagation waves of ultrasonic vibration related to the measurement performance of the ultrasonic flow rate measurement unit.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of an ultrasonic flow rate measurement unit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1B is a perspective view of the ultrasonic flow rate measurement unit in the same embodiment.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of an ultrasonic flow rate measurement unit according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 2B is a perspective view of the ultrasonic flow rate measurement unit in the same embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram of a conventional ultrasonic flow rate measuring apparatus.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of an ultrasonic flow rate measurement unit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1B is a perspective view of the ultrasonic flow rate measurement unit in the same embodiment.
  • the ultrasonic flow rate measurement unit includes at least a measurement channel 6, a pair of ultrasonic transducers 2a and 2b housed in a case 8, a measurement circuit board 5, and a protection circuit. And an anti-vibration material 9 made of a material having vibration properties.
  • the measurement circuit board 5 includes a propagation time measurement unit 3 and a flow rate calculation unit 4 connected via a pair of ultrasonic transducers 2a and 2b and lead wires 5a and 5b.
  • the case 8 covers the pair of ultrasonic transducers 2a and 2b, for example, in addition to silicon rubber, an elastic material such as fluororubber or fluorosilicone rubber having excellent temperature characteristics, such as an elastic rubber, is used.
  • Antivibration material 9 made of a material having vibration properties is filled.
  • the pair of ultrasonic transducers 2a and 2b is mounted on the same surface (for example, the upper surface 6d in FIG. 1A) of the measurement flow path 6 made of a resin such as polybutylene terephthalate or polystyrene, for example.
  • the ultrasonic transducer pressing tool 7 is attached to the parts 6a and 6b.
  • the ultrasonic transducer 2a and the ultrasonic transducer 2b are inclined in an oblique direction with respect to the flowing direction of the fluid to be measured such as a gas flowing through the measurement flow path 6, for example, ultrasonic vibration or the like. It is attached so that an ultrasonic signal is incident.
  • an ultrasonic signal transmitted from one ultrasonic transducer (2a or 2b) is sent to the inner surface of the measurement channel 6 (for example, the lower surface 6e in FIG. 1A) facing the pair of ultrasonic transducers 2a and 2b. It arrange
  • the propagation path of the ultrasonic signal can be made, for example, about twice, so that the flow rate of the fluid to be measured can be reduced. Measurement accuracy can be improved. Further, by arranging the pair of ultrasonic transducers 2a and 2b in one of the measurement flow paths, the control unit such as the pair of ultrasonic transducers 2a and 2b and the measurement circuit board 5 can be unitized. The measuring unit can be downsized.
  • the propagation time of the ultrasonic signal propagating through the V-shaped propagation path between the pair of ultrasonic transducers 2 a and 2 b is measured by the propagation time measuring unit 3 of the measurement circuit board 5. Based on the propagation time measured by the propagation time measurement unit 3, the flow rate calculation unit 4 calculates the flow rate of the fluid to be measured flowing through the measurement flow path 6.
  • the case 8 has, for example, a hollow rectangular shape, and is provided so as to surround and house a pair of ultrasonic transducers 2a and 2b attached to the measurement channel 6 through which the fluid to be measured flows. And the case 8 is filled with the vibration isolator 9 so that a pair of ultrasonic transducer
  • the propagation time measurement unit 3 of the measurement circuit board 5 causes the ultrasonic signal generated by driving the ultrasonic transducer 2a to propagate through the fluid to be measured flowing in the measurement flow path 6, and ultrasonic vibration. The propagation time until it is received by the child 2b is measured. Then, the flow rate calculation unit 4 of the measurement circuit board 5 calculates and calculates the flow rate of the fluid to be measured from the propagation time measured by the propagation time measurement unit 3 using a known calculation formula. Thereby, the flow rate of the fluid to be measured is obtained. At this time, when the flow rate of the fluid to be measured is measured by the vibration isolator 9, the propagation of ultrasonic vibration that becomes noise to the measurement channel 6 is suppressed, so that the measurement accuracy of the flow rate can be improved.
  • the case 8 containing the pair of ultrasonic transducers 2a and 2b is filled with the vibration isolating material 9 to thereby transmit the ultrasonic vibration on the transmission side.
  • Propagation of ultrasonic vibration from the child to the measurement flow path 6 can be absorbed by the vibration isolator 9.
  • the ultrasonic vibration propagates to the ultrasonic transducer on the receiving side through the casing constituting the measurement flow path 6, for example, the casing propagation is prevented, and the measurement accuracy of the flow rate of the fluid to be measured is improved.
  • An ultrasonic flow measurement unit can be realized.
  • a pair of ultrasonic vibrators 2a. 2b can be protected from moisture or water vapor, for example, to obtain a moisture-proof effect.
  • the material of the measurement flow path 6 through which the fluid to be measured flows is made of resin, thereby reducing the case propagation through the measurement flow path 6 of ultrasonic vibration rather than using metal. can do. As a result, the measurement performance (measurement accuracy) of the flow rate of the fluid to be measured can be increased.
  • the measurement flow path 6 may be formed of metal when the case propagation of the ultrasonic vibration to the measurement flow path 6 is small.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of an ultrasonic flow rate measurement unit according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 2B is a perspective view of the ultrasonic flow rate measurement unit in the same embodiment.
  • the ultrasonic flow rate measurement unit of the present embodiment stores the measurement circuit board 11 in a case 8 by placing it between a pair of ultrasonic transducers 2a and 2b.
  • the measurement circuit board 11 and the pair of ultrasonic transducers 2a and 2b are different from the first embodiment in that the vibration-proof material 9 covers them.
  • Other configurations and operations are basically the same as those of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
  • the measurement circuit board 11 on which the circuit components 11a constituting the propagation time measurement unit 3 and the flow rate calculation unit 4 are arranged is connected to the attachment unit 6a of the ultrasonic transducer 2a and the ultrasonic wave. It arrange
  • the case 8 has, for example, a hollow rectangular shape, and is provided so as to cover at least the pair of ultrasonic transducers 2 a and 2 b and the side surface of the measurement circuit board 11.
  • the case 8 is filled with the vibration isolator 9 so that the pair of ultrasonic transducers 2a and 2b and the measurement circuit board 11 are integrally coated.
  • the ultrasonic transducers 2a and 2b and the measurement circuit are integrated by performing the coating process by bringing the pair of ultrasonic transducers 2a and 2b and the measurement circuit board 11 close to each other. Compared to the case where the substrate 11 is separately coated, the number of man-hours can be reduced. Thereby, it is possible to realize an ultrasonic flow rate measurement unit excellent in workability and productivity.
  • the pair of ultrasonic transducers 2a and 2b and the measurement circuit board 11 can be arranged close to each other, and therefore, the lead wire that connects the ultrasonic transducers 2a and 2b and the measurement circuit board 11 It becomes possible to shorten the length of 11b and 11c. Thereby, it is possible to prevent a decrease in measurement performance due to wiring noise or the like that occurs when the lead wires 11b and 11c are long. In addition, it is possible to relax constraints related to design matters such as wiring noise countermeasures required for the long lead wires 11b and 11c. As a result, an ultrasonic flow measurement unit capable of measuring the flow rate of the fluid to be measured with high measurement accuracy can be realized.
  • the circuit component 11a arranged on the measurement circuit board 11 is positioned in the space 6c configured by the mounting portions 6a and 6b, thereby effectively using the space 6c.
  • the entire ultrasonic flow measurement unit can be reduced in size.
  • a multi-layer board is used as the measurement circuit board 11, and for example, a tall electronic component such as a capacitor or a coil is mounted on the space 6c side of the multi-layer board. These short components may be mounted on the opposite side of the space 6c of the multilayer board.
  • the measurement circuit board 11 can be mounted with high density, and the space can be used more effectively.
  • the present invention is not limited to this.
  • it may be provided on the lower surface 6e of the measurement flow path 6 so that the measurement is performed with reflection on the upper surface 6d, and the side surface of the measurement flow path 6 may be provided. That is, the position where the pair of ultrasonic transducers 2 a and 2 b is provided may be on the same surface side of the measurement flow path 6. Thereby, it is possible to realize an ultrasonic flow rate measurement unit that is more versatile.
  • the vibration isolator covers the entire pair of ultrasonic transducers
  • the present invention is not limited to this. If the measurement accuracy of the flow rate of the fluid to be measured does not decrease, for example, a part of the pair of ultrasonic transducers may be covered with a vibration isolating material. Thereby, since the filling amount of a vibration isolator can be reduced, workability and productivity can be improved.
  • the present invention includes a measurement channel through which a fluid to be measured flows, a pair of ultrasonic transducers disposed upstream and downstream of the same surface of the measurement channel, and a pair of ultrasonic transducers.
  • Propagation time for measuring the propagation time from the housing case and the ultrasonic signal transmitted from one of the pair of ultrasonic transducers to the fluid to be measured and received by the other of the pair of ultrasonic transducers
  • a measurement circuit board having a flow rate calculation section for calculating the flow rate of the fluid to be measured based on the propagation time, and a material having vibration isolation filled in a case covering the pair of ultrasonic transducers. I have.
  • the measurement circuit board is disposed between the pair of ultrasonic transducers, and the measurement circuit board and the pair of ultrasonic transducers are covered with a vibration-proof material.
  • vibrator and a measurement circuit board can be arrange
  • a sonic flow measurement unit can be realized.
  • the vibration-proof material is made of rubber made of silicon rubber, fluorine rubber or fluorosilicone rubber.
  • the present invention reflects an ultrasonic signal transmitted from one of the pair of ultrasonic transducers by a measurement channel facing the pair of ultrasonic transducers, and receives the reflected signal at the other of the pair of ultrasonic transducers. It has the composition to do. Thereby, compared with the case where the pair of ultrasonic transducers 2a and 2b are arranged to face each other in the measurement flow path 6, the propagation path of the ultrasonic signal can be made, for example, about twice, so that the flow rate of the fluid to be measured can be reduced. Measurement accuracy can be improved.
  • the control unit such as the pair of ultrasonic transducers 2a and 2b and the measurement circuit board 5 can be unitized.
  • the measuring unit can be downsized.
  • the ultrasonic flow rate measurement unit of the present invention can improve the measurement accuracy of the flow rate of the fluid to be measured, and can increase versatility and diversity, so that it is useful in applications such as gas measurement devices such as gas meters and factories.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

　本発明の超音波流量計測ユニットは、一対の超音波振動子を収納するケースを備えた被測定流体が通過する計測流路と、計測流路に設けられた一対の超音波振動子と、超音波振動子の間で送受信される伝搬時間を計測する伝搬時間測定部と、伝搬時間測定部で計測された伝搬時間から演算によって被測定流体の流量を算出する流量演算部で構成された計測回路基板と、一対の超音波振動子を覆うケース内に充填された防振材を備えている。

Description

超音波流量計測ユニット
　本発明は、送受信可能な一対の超音波振動子を用いて超音波信号の伝搬時間を計測し、空気やガスなどの被測定流体の流量を計測する超音波流量計測装置などに用いられる超音波流量計測ユニットに関する。
　従来の超音波流量計測装置は、例えば図３に示すような構成を有している。図３は、従来の超音波流量計測装置のブロック図である。
　図３に示すように、従来の超音波流量計測装置は、被測定流体が流れる計測流路５０と、計測流路５０に対向配置されて超音波を送受信する少なくとも一対の超音波振動子５１、５２と、超音波振動子間の超音波の伝搬時間を計測する計測制御部５３と、計測制御部５３からの信号に基づいて流量を算出する演算部５４とを備えている。超音波振動子５１、５２は、天部と、側壁部と、側壁部の外側に設けた支持部と、天部の内壁面に固定された圧電体とで構成されている。振動伝達抑止体５５は、超音波振動子５１、５２の側壁部に当接して側壁部の振動を低減する制振体と、超音波振動子５１、５２の支持部を保持する保持部から構成されている。そして、超音波振動子５１、５２は、振動伝達抑止体５５の保持部を介して、計測流路５０を構成する流路壁５６の取付穴５７に取り付けられている（例えば、特許文献１参照）。
　しかしながら、従来の超音波流量計測装置の構成では、被測定流体の流量を計測するときにノイズとなる不要な超音波振動が計測流路５０に伝達しないように、超音波送受波器の形状に合わせて、複雑な形状の振動伝達抑止体５５を用いる必要がある。そのため、超音波振動子５１、５２の支持部を保持する振動伝達抑止体５５が高価になるとともに、超音波振動子５１、５２の取り付けが煩雑になるなどの課題を有していた。
特開２００１－１５９５５１号公報
　上記課題を解決するために、本発明の超音波流量計測ユニットは、被測定流体が流れる計測流路と、計測流路の同一面の上流と下流に配置される一対の超音波振動子と、一対の超音波振動子を収納するケースと、一対の超音波振動子の一方から送信された超音波信号が、被測定流体を伝搬し、一対の超音波振動子の他方で受信されるまでの伝搬時間を計測する伝搬時間測定部と、伝搬時間に基づいて被測定流体の流量を算出する流量演算部とを有する計測回路基板と、一対の超音波振動子を覆うケース内に充填された防振性を有する材料と、を備えている。
　これにより、送信側の超音波振動子の一方から送信された超音波振動を防振材などの防振性を有する材料で吸収することにより、計測流路（筐体）への超音波振動の漏れを防ぐことができる。その結果、超音波流量計測ユニットの計測性能に関係する超音波振動の不要伝搬波の伝搬を防止して被測定流体の流量の計測精度を高めることができる。
図１Ａは、本発明の実施の形態１における超音波流量計測ユニットの断面図である。 図１Ｂは、同実施の形態における超音波流量計測ユニットの斜視図である。 図２Ａは、本発明の実施の形態２における超音波流量計測ユニットの断面図である。 図２Ｂは、同実施の形態における超音波流量計測ユニットの斜視図である。 図３は、従来の超音波流量計測装置のブロック図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
　（実施の形態１）
　以下に、本発明の実施の形態１における超音波流量計測ユニットについて、図１Ａと図１Ｂを用いて説明する。図１Ａは、本発明の実施の形態１における超音波流量計測ユニットの断面図である。図１Ｂは、同実施の形態における超音波流量計測ユニットの斜視図である。
　図１Ａと図１Ｂに示すように、超音波流量計測ユニットは、少なくとも、計測流路６と、ケース８内に収納された一対の超音波振動子２ａ、２ｂと、計測回路基板５と、防振性を有する材料からなる防振材９と、で構成されている。計測回路基板５は、一対の超音波振動子２ａ、２ｂとリード線５ａ、５ｂを介して接続される伝搬時間測定部３と流量演算部４を備えている。ケース８内には、一対の超音波振動子２ａ、２ｂを覆うように、例えばシリコンゴムのほか、フッ素ゴムや温度特性に優れたフロロシリコンゴムなどをはじめとする弾性材料すなわち弾性ゴムなどの防振性を有する材料からなる防振材９が充填されている。
　また、一対の超音波振動子２ａ、２ｂは、例えばポリブチレンテレフタレートやポリスチレンなどの樹脂で構成された計測流路６の同一面（例えば、図１Ａにおける上面６ｄ）の上流と下流に設けた取付部６ａ、６ｂに、超音波振動子押さえ具７を介して取り付けられている。このとき、超音波振動子２ａと超音波振動子２ｂは、計測流路６を流れる、例えばガスなどの被測定流体の流れる方向に対して、互いに斜め方向に傾斜して、超音波振動などの超音波信号が入射するように取り付けられている。そして、一方の超音波振動子（２ａまたは２ｂ）から発信された超音波信号が、一対の超音波振動子２ａ、２ｂと対向する計測流路６の内面（例えば、図１Ａにおける下面６ｅ）の位置で反射して、他方の超音波振動子（２ｂまたは２ａ）で受信されるように配置されている。したがって、例えば超音波振動子２ａから送信された超音波信号は、例えばＶ字状の伝搬経路（図１ＡのＡＡ）をたどって超音波振動子２ｂで受信されることになる。これにより、一対の超音波振動子２ａ、２ｂを対向して計測流路６に配置する場合に比べて、超音波信号の伝搬経路を、例えば２倍程度にできるので、被測定流体の流量の計測精度を向上できる。また、一対の超音波振動子２ａ、２ｂを計測流路の一方に配置することにより、一対の超音波振動子２ａ、２ｂおよび計測回路基板５などの制御部がユニット化できるので、超音波流量計測ユニットを小型化できる。
　また、一対の超音波振動子２ａ、２ｂ間のＶ字状の伝搬経路を伝搬する超音波信号の伝搬時間は、計測回路基板５の伝搬時間測定部３で計測される。そして、伝搬時間測定部３で計測された伝搬時間に基づいて、流量演算部４で、計測流路６を流れる被測定流体の流量が演算される。
　また、ケース８は、例えば中空状の矩形形状からなり、被測定流体が流れる計測流路６に取り付けた一対の超音波振動子２ａ、２ｂを囲んで収納するように設けられている。そして、ケース８内には、一対の超音波振動子２ａ、２ｂを覆うように防振材９が充填されている。これにより、送信側の超音波振動子の超音波振動の計測流路６への伝搬を、防振材９で吸収して防止できる。さらに、防振材９の充填により、一対の超音波振動子２ａ、２ｂがコーティング処理され、例えば防湿性などの信頼性が向上する。
　以上の構成において、計測回路基板５の伝搬時間測定部３は、例えば超音波振動子２ａの駆動により発生した超音波信号が、計測流路６内を流れる被測定流体を伝搬し、超音波振動子２ｂで受信されるまでの伝搬時間を測定する。そして、計測回路基板５の流量演算部４は、伝搬時間測定部３で測定された伝搬時間から、既知の演算式により、被測定流体の流量を演算して算出する。これにより、被測定流体の流量が求められる。このとき、防振材９により、被測定流体の流量の測定時において、ノイズとなる超音波振動の計測流路６への伝搬が抑制されるので、流量の計測精度を高めることができる。
　以上のように、本実施の形態の超音波流量計測ユニットによれば、一対の超音波振動子２ａ、２ｂを収納するケース８内を防振材９で満たすことにより、送信側の超音波振動子からの超音波振動の計測流路６への伝搬を防振材９で吸収することができる。その結果、超音波振動が計測流路６を構成する筐体を介して受信側の超音波振動子に伝搬する、例えば筐体伝搬を防止して、被測定流体の流量の計測精度を高めた超音波流量計測ユニットを実現できる。
　また、本実施の形態の超音波流量計測ユニットによれば、防振材９として、例えばシリコンゴムのほか、フッ素ゴムなどの防水特性を有する材料を選定することにより、一対の超音波振動子２ａ、２ｂを、例えば水分や水蒸気などから保護して、防湿効果を得ることもできる。
　また、本実施の形態によれば、被測定流体が流れる計測流路６の材質を樹脂とすることにより、金属を用いるよりも超音波振動の計測流路６を介した筐体伝搬を、軽減することができる。その結果、被測定流体の流量の計測性能（計測精度）を高くすることができる。なお、超音波振動の計測流路６への筐体伝搬が少ない場合には、計測流路６を金属で形成してもよいことは、言うまでもない。
　（実施の形態２）
　以下に、本発明の実施の形態２における超音波流量計測ユニットについて、図２Ａと図２Ｂを用いて説明する。図２Ａは、本発明の実施の形態２における超音波流量計測ユニットの断面図である。図２Ｂは、同実施の形態における超音波流量計測ユニットの斜視図である。
　図２Ａと図２Ｂに示すように、本実施の形態の超音波流量計測ユニットは、計測回路基板１１を、一対の超音波振動子２ａ、２ｂの間に配置して、ケース８内に収納し、計測回路基板１１と一対の超音波振動子２ａ、２ｂを防振材９で覆う点で、実施の形態１と異なる。他の構成および作用は、基本的に実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
　つまり、図２Ａと図２Ｂに示すように、伝搬時間測定部３や流量演算部４を構成する回路部品１１ａが配置された計測回路基板１１が、超音波振動子２ａの取付部６ａと超音波振動子２ｂの取付部６ｂとの間で形成された空間６ｃに収納されるように配置して取り付けられている。このとき、ケース８は、例えば中空状の矩形形状を有し、少なくとも一対の超音波振動子２ａ、２ｂおよび計測回路基板１１の側面を覆うように設けられている。そして、ケース８内を防振材９で充填することにより、一対の超音波振動子２ａ、２ｂおよび計測回路基板１１とが一体的にコーティング処理されている。
　以上のように、本実施の形態によれば、一対の超音波振動子２ａ、２ｂおよび計測回路基板１１を近接させ一体的にコーティング処理を行うことにより、超音波振動子２ａ、２ｂと計測回路基板１１を、別々にコーティング処理を行う場合と比較して、工数を削減することができる。これにより、作業性や生産性に優れた超音波流量計測ユニットを実現できる。
　また、本実施の形態によれば、一対の超音波振動子２ａ、２ｂおよび計測回路基板１１を近接して配置できるため、超音波振動子２ａ、２ｂと計測回路基板１１とを接続するリード線１１ｂ、１１ｃの長さを短くすることが可能となる。これにより、リード線１１ｂ、１１ｃが長い場合に発生する配線ノイズなどによる計測性能の低下を未然に防止できる。また、長いリード線１１ｂ、１１ｃの場合に必要となる配線ノイズ対策などの設計事項に関係する制約を緩和できる。その結果、被測定流体の流量を、高い計測精度で測定できる超音波流量計測ユニットを実現できる。
　また、本実施の形態によれば、計測回路基板１１上に配置された回路部品１１ａを取付部６ａ、６ｂで構成された空間６ｃを位置させることにより、空間６ｃのスペースを有効に利用して、超音波流量計測ユニット全体の小型化を実現できる。このとき、図２Ａには図示していないが、計測回路基板１１として多層基板を用いて、例えばコンデンサやコイルなどの背の高い電子部品を多層基板の空間６ｃ側に実装し、面実装部品などの背の低い部品を多層基板の空間６ｃの反対の面に実装してもよい。これにより、計測回路基板１１を高密度実装して、さらにスペースを有効に利用することができる。
　なお、本実施の形態では、一対の超音波振動子２ａ、２ｂを計測流路６の上面６ｄに設けた例で説明したが、これに限られない。例えば、計測流路６の下面６ｅに設け、上面６ｄで反射して計測する高精度もよく、また、計測流路６の側面の設けてもよい。つまり、一対の超音波振動子２ａ、２ｂを設ける位置が計測流路６の同一面側であればよい。これにより、さらに汎用性に優れた超音波流量計測ユニットを実現できる。
　また、本実施の形態では、防振材が一対の超音波振動子の全体を覆う例で説明したがこれに限られない。被測定流体の流量の計測精度が低下しなければ、例えば一対の超音波振動子の一部を防振材で覆う構成としてもよい。これにより、防振材の充填量を低減できるので、作業性や生産性を向上できる。
　以上で説明したように、本発明は、被測定流体が流れる計測流路と、計測流路の同一面の上流と下流に配置される一対の超音波振動子と、一対の超音波振動子を収納するケースと、一対の超音波振動子の一方から送信された超音波信号が、被測定流体を伝搬し、一対の超音波振動子の他方で受信されるまでの伝搬時間を計測する伝搬時間測定部と、伝搬時間に基づいて被測定流体の流量を算出する流量演算部を有する計測回路基板と、一対の超音波振動子を覆うケース内に充填された防振性を有する材料と、を備えている。これにより、送信側の超音波振動子の超音波信号となる超音波振動の漏れを防振性を有する防振材で吸収して、筐体伝搬を大幅に防止あるいは抑制することができる。その結果、被測定流体の流量の計測精度を高めることができる。また、防振材により、一対の超音波振動子の防湿効果も得ることができる。
　また、本発明は、計測回路基板を、一対の超音波振動子間に配置して、計測回路基板および一対の超音波振動子を防振性を有する材料で覆って構成する。これにより、一対の超音波振動子と計測回路基板とを近接して配置し、短いリード線で配線できる。その結果、短いリード配線による配置と、防振材での一体的なコーティングを可能として、工数の削減や、リード線の配線ノイズ対策などの計測性能に関係する設計事項などの制約を低減した超音波流量計測ユニットを実現できる。
　また、本発明は、防振性を有する材料が、シリコンゴム、フッ素ゴムやフロロシリコンゴムからなるゴムからなる。これにより、送信側の超音波振動子の超音波信号である超音波振動の漏れを効果的に防振材で吸収して、筐体伝搬を大幅に防止あるいは抑制することができる。
　また、本発明は、一対の超音波振動子の一方から送信される超音波信号を、一対の超音波振動子と対向する計測流路で反射させて、一対の超音波振動子の他方で受信する構成を有する。これにより、一対の超音波振動子２ａ、２ｂを対向して計測流路６に配置する場合に比べて、超音波信号の伝搬経路を、例えば２倍程度にできるので、被測定流体の流量の計測精度を向上できる。また、一対の超音波振動子２ａ、２ｂを計測流路の一方に配置することにより、一対の超音波振動子２ａ、２ｂおよび計測回路基板５などの制御部がユニット化できるので、超音波流量計測ユニットを小型化できる。
　本発明の超音波流量計測ユニットは、被測定流体の流量の計測精度の向上、および汎用性や多様性を高めることができるので、ガスメータや工場などの気体計測装置などの用途において有用である。
　２ａ，２ｂ，５１，５２　　超音波振動子
　３　　伝搬時間測定部
　４　　流量演算部
　５，１１　　計測回路基板
　５ａ，５ｂ，１１ｂ，１１ｃ　　リード線
　６，５０　　計測流路
　６ａ，６ｂ　　取付部
　６ｃ　　空間
　６ｄ　　上面
　６ｅ　　下面
　７　　超音波振動子押さえ具
　８　　ケース
　９　　防振材（防振性を有する材料）
　１１ａ　　回路部品
　５３　　計測制御部
　５４　　演算部
　５５　　振動伝達抑止体
　５６　　流路壁
　５７　　取付穴

Claims (3)

  1. 被測定流体が流れる計測流路と、
    前記計測流路の同一面の上流と下流に配置される一対の超音波振動子と、
    前記一対の超音波振動子を収納するケースと、
    前記一対の超音波振動子の一方から送信された超音波信号が、前記被測定流体を伝搬し、前記一対の超音波振動子の他方で受信されるまでの伝搬時間を計測する伝搬時間測定部と、前記伝搬時間に基づいて前記被測定流体の流量を算出する流量演算部とを有する計測回路基板と、
    前記一対の超音波振動子を覆う前記ケース内に充填された防振性を有する材料と、
    を備えた超音波流量計測ユニット。
  2. 前記計測回路基板を、前記一対の超音波振動子間に配置して、前記計測回路基板および前記一対の超音波振動子を前記防振性を有する材料で覆う請求項１記載の超音波流量計測ユニット。
  3. 前記一対の超音波振動子の一方から送信される前記超音波信号を、前記一対の超音波振動子と対向する前記計測流路で反射させて、前記一対の超音波振動子の他方で受信する請求項１記載の超音波流量計測ユニット。
PCT/JP2011/003791 2010-07-12 2011-07-04 超音波流量計測ユニット WO2012008111A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/643,943 US20130036832A1 (en) 2010-07-12 2011-07-04 Ultrasonic flow rate measurement unit
EP11806448.4A EP2594908A1 (en) 2010-07-12 2011-07-04 Ultrasonic flow rate measurement unit
CN2011800344244A CN103003672A (zh) 2010-07-12 2011-07-04 超声波流量测量单元

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-157454 2010-07-12
JP2010157454A JP2012021782A (ja) 2010-07-12 2010-07-12 超音波流量計測ユニット

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012008111A1 true WO2012008111A1 (ja) 2012-01-19

Family

ID=45469131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/003791 WO2012008111A1 (ja) 2010-07-12 2011-07-04 超音波流量計測ユニット

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130036832A1 (ja)
EP (1) EP2594908A1 (ja)
JP (1) JP2012021782A (ja)
CN (1) CN103003672A (ja)
WO (1) WO2012008111A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012103087A (ja) * 2010-11-10 2012-05-31 Panasonic Corp 超音波流量計測ユニット
JP6101922B2 (ja) * 2012-06-05 2017-03-29 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 超音波流量計測ユニット及びその製造方法
CN104458916B (zh) * 2013-09-16 2019-05-28 林德博公司 用于测量液体或气体流的系统或方法
JP6191871B2 (ja) * 2014-01-09 2017-09-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 流量計測装置
DE102014115589A1 (de) * 2014-10-27 2016-04-28 Endress + Hauser Flowtec Ag Anordnung zum Aussenden und/oder Empfangen eines Ultraschall-Nutzsignals und Ultraschall-Durchflussmessgerät
EP3643955B1 (de) 2018-10-26 2022-10-19 REHAU Industries SE & Co. KG Absperrarmatur zum einbau in ein leitungssystem für ein medium, insbesondere in eine gebäudeinstallation
CN113295222A (zh) * 2020-02-21 2021-08-24 北京昌民技术有限公司 超声波流量计
JP7035264B1 (ja) * 2021-11-25 2022-03-14 東京計装株式会社 超音波流量計
WO2024094744A1 (en) * 2022-11-03 2024-05-10 Belimo Holding Ag Ultrasonic flow meter

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60194698A (ja) * 1984-03-15 1985-10-03 Matsushita Electric Works Ltd 電気機器の防水構造
JPH09304511A (ja) * 1996-05-20 1997-11-28 Denso Corp 車両用超音波センサ
JPH10257595A (ja) * 1997-03-07 1998-09-25 Murata Mfg Co Ltd 超音波センサ
JP2001159551A (ja) 1999-12-03 2001-06-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超音波振動子の支持構成およびこれを用いた超音波流量計測装置
JP2003302264A (ja) * 2002-04-08 2003-10-24 Yokogawa Electric Corp 超音波伝播装置
JP2008261817A (ja) * 2007-04-13 2008-10-30 Aichi Tokei Denki Co Ltd 超音波流量計

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3941544A1 (de) * 1989-12-15 1991-06-20 Siemens Ag Ultraschall-durchflussmesser
US6854338B2 (en) * 2000-07-14 2005-02-15 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fluidic device with integrated capacitive micromachined ultrasonic transducers
JP2002365106A (ja) * 2001-04-02 2002-12-18 Kazumasa Onishi 流量測定装置及びクランプオン型超音波流量計
US7628081B1 (en) * 2007-03-05 2009-12-08 Murray F Feller Acoustic pulse flow meter

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60194698A (ja) * 1984-03-15 1985-10-03 Matsushita Electric Works Ltd 電気機器の防水構造
JPH09304511A (ja) * 1996-05-20 1997-11-28 Denso Corp 車両用超音波センサ
JPH10257595A (ja) * 1997-03-07 1998-09-25 Murata Mfg Co Ltd 超音波センサ
JP2001159551A (ja) 1999-12-03 2001-06-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超音波振動子の支持構成およびこれを用いた超音波流量計測装置
JP2003302264A (ja) * 2002-04-08 2003-10-24 Yokogawa Electric Corp 超音波伝播装置
JP2008261817A (ja) * 2007-04-13 2008-10-30 Aichi Tokei Denki Co Ltd 超音波流量計

Also Published As

Publication number Publication date
EP2594908A1 (en) 2013-05-22
US20130036832A1 (en) 2013-02-14
CN103003672A (zh) 2013-03-27
JP2012021782A (ja) 2012-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012008111A1 (ja) 超音波流量計測ユニット
JP6101922B2 (ja) 超音波流量計測ユニット及びその製造方法
JP6172533B2 (ja) 超音波送受波器およびそれを備えた超音波流量計
WO2014073181A1 (ja) 超音波流量計
JP5911602B2 (ja) 超音波充填レベルトランスミッタ
JP2008309513A (ja) 超音波センサ
WO2012008151A1 (ja) 超音波流量計測ユニット、および、これを用いた超音波流量計
JP3528726B2 (ja) 超音波振動子およびこれを用いた超音波式流体の流れ計測装置
WO2011061929A1 (ja) 超音波流量計
JP5603794B2 (ja) 超音波式流量計測装置
JP5728657B2 (ja) 超音波流量計測ユニット
JP2007212174A (ja) 角速度センサ装置
WO2012011272A1 (ja) 超音波送受波器の装着構造およびこれを用いた超音波流量計
JP2007208381A (ja) 超音波振動子およびそれを用いた流体の流れ計測装置
WO2016158334A1 (ja) 液面位置検出装置
WO2018179699A1 (ja) 超音波式気体センサ装置
JP2012018030A (ja) 超音波センサの取り付け構造およびそれを用いた超音波流量計測装置
JP3922233B2 (ja) 超音波流量計測装置
JP2008252202A (ja) 超音波送受信器およびそれを用いた超音波流量計
JP5533332B2 (ja) 超音波流速流量計
JP2003202254A5 (ja)
JP2019082366A (ja) 圧力センサ
JP2003302385A (ja) センサ
JP2007194896A (ja) 超音波振動子およびそれを用いた流体の流れ計測装置
JP2009281900A (ja) 超音波流量計

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11806448

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13643943

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011806448

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE